集成電路分選機的維修及應用

周 淳，蔣文廣

（無錫中微騰芯電子有限公司，江蘇 無錫 214035）

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集成電路分選機的維修及應用

周 淳，蔣文廣

（無錫中微騰芯電子有限公司，江蘇 無錫 214035）

摘 要：隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術的進步，集成電路產(chǎn)業(yè)取得了突飛猛進的發(fā)展。集成電路測試在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的作用越來越大，專業(yè)化的集成電路測試業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)中一個重要組成部分，是保證集成電路性能、質量的關鍵環(huán)節(jié)之一。各大半導體生產(chǎn)廠家都在竭力提高生產(chǎn)效率和檢測效率，生產(chǎn)廠家在芯片生產(chǎn)中采用了自動化的半導體測試儀器和高速、智能化的集成電路分選機。以CTS800分選機為例，詳細介紹了集成電路分選機常見故障的維修及應用。

關鍵詞：集成電路分選機；測試系統(tǒng)；電氣控制；高壓測試；通信信號

1　引言

了解分選機各部件的作用、性能及其工作原理是維修設備的前提條件，對出現(xiàn)的故障可以利用替換、測量、逐一排查等方法進行維修，以達到快速解決故障的目的。本文以CTS800分選機為例，介紹分選機的硬件組成部分、電子電器控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)的故障維修方法及實際生產(chǎn)中的應用。

2　CTS800分選機的硬件組成及工作原理

CTS800分選機是料管到料管的全自動進料、單通道、單個測試頭測試，由一套分料梭子、8個分 BIN手動裝卸料管出料的測試分選機與適當?shù)臏y試系統(tǒng)相聯(lián)，即可實現(xiàn)集成電路分BIN分選。該測試機械手由自動進料部件、測試部件、自動分類出料部件、電子電器控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)及機架幾部分組成。

電子電器控制系統(tǒng)是分選機的神經(jīng)中樞，它由感應器感知機器的狀態(tài)，接受人工命令，實現(xiàn)與測試系統(tǒng)的信息互換，驅動電機、氣缸等實現(xiàn)機器的功能。執(zhí)行控制任務的是該系統(tǒng)中的工業(yè)控制計算機及其中的控制軟件。氣動系統(tǒng)主要是執(zhí)行控制系統(tǒng)命令，由氣缸實現(xiàn)機器的部分功能。

通過對整個分選機結構了解后繪制出分選機電子電器控制系統(tǒng)結構框圖，見圖1。繪制結構框圖可以使我們更加清楚地了解分選機的工作過程，為維修提供很大的幫助。

圖1　分選機電子電器控制系統(tǒng)結構框圖

結合繪制好的電子電器控制系統(tǒng)結構框圖，對分選機進一步深入研究后，制作輸入輸出板接口定義表，見表1。輸入輸出板接口定義表對維修分選機起到一個很關鍵的作用，各個傳感器、電磁閥、微動開關、狀態(tài)指示燈的連接，在輸入輸出板的接口定義表上一目了然，快速解決設備故障，提高了維修的效率。

3　常見故障原因分析及解決辦法

分選機正常運行時綠色指示燈會亮，出現(xiàn)故障時，紅色報警指示燈亮起、蜂鳴器響起以作提示，同時工控機顯示屏上顯示出相應的故障信息。當遇到故障報警時，不要著急處理，要根據(jù)顯示屏上顯示的信息找到故障位置點。

3.1料管架為空，請加載管子

原因分析：

（1）料管架中有管子的感應器沒有感應到。

（2）感應器已壞。

解決辦法：

（1）調整感應器的位置，使其能夠感應到料管架中的管子，此時感應器一側的燈會亮。

（2）更換感應器。

3.2料管卡在料管架

原因分析：

（1）翻斗下有管子的傳感器沒有感應到。

（2）料管架上的料管推進器沒有到位。

解決辦法：

（1）調整感應器的位置，使其能夠感應到翻斗下有管子。

（2）調整推進器到正確的狀態(tài)，當推進器的狀態(tài)正確時即沒有動作的時候推進器一側的燈會亮。

3.3器件卡導軌入口

原因分析：

（1）感應器有灰塵。

（2）錯位不對齊。

（3）感應器壞。

解決辦法：

（1）先用氣槍吹淋導軌入口的感應器。

（2）調整對應位置。

（3）更換傳感器。

注意：電路卡在分粒器前報錯信息也為“器件卡在導軌入口”。

3.4器件卡在分粒器與檢測站之間

原因分析：

（1）分粒器橡皮條的位置沒有調到位。

（2）電路管腳有問題。

解決辦法：

（1）重新調整分粒器橡皮條的位置，橡皮條的位置只好壓在第二顆電路上。

（2）電路管腳有問題，將電路取出。

3.5器件卡在檢測站

原因分析：

（1）檢測站氣爪沒有放開。

（2）檢測站擋板沒有放開。

（3）檢測站感應器有灰塵。

（4）檢測站感應器壞。解決辦法：

（1）檢查檢測站氣爪。

（2）檢查檢測站擋板及氣缸。

（3）用氣槍吹淋檢測點位置。

（4）更換感應器。

3.6器件卡在檢測站后

原因分析：

（1）電路卡在檢測站后。

表1　輸入輸出板接口定義

（2）傳感器上有灰塵。

（3）檢測站后的傳感器壞。

解決辦法：

（1）取走檢測站后電路。

（2）用氣槍吹淋檢測站后傳感器。

（3）更換傳感器。

3.7器件卡在分料梭與輸出料管之間原因分析：

（1）分料梭與輸出料管之間的位置不準。

（2）有灰塵。

（3）感應器壞。

（4）電機位置不準。

解決辦法：

（1）調整分料梭的位置。

（2）用氣槍吹淋感應器。

（3）更換感應器。

（4）重新搜索原始位或調整電機位置設置。

3.8輸出管列位置感應器沒有感受到管子

原因分析：

（1）感應器的位置不對。

（2）感應器壞。

解決辦法：

（1）調整感應器的位置。

（2）更換感應器。

4　機械部分及保養(yǎng)

一顆集成電路從開始測試到測試結束要經(jīng)過上料部分、導軌部分、測試部分、分料梭部分、出料部分這5個部分，要保證電路在各個部分通過順暢自如，看似簡單的問題做到也不容易，這涉及到電路封裝情況、設備磨合、氣缸動作的遲緩、各個時間參數(shù)的設置與匹配等，對設備維修技術人員有更高的要求。

分粒器部位是一個經(jīng)?？系牡胤?，有以下3個原因：一是電路本身封裝有毛刺，二是分粒器橡皮條沒有調試到位，三是分粒器處導軌磨損嚴重。電路本身有毛刺沒有辦法解決，只有通過調整分粒器橡皮條的位置，橡皮條的位置只好壓在第二顆電路上，把橡皮條剪成一個斜角，使其動作時有一個向上的力，容易與第一顆電路分離，如果效果不好，可以安裝一個吹氣機構，就是在分粒器氣缸分粒時吹第一顆電路，使其下落。分粒器導軌磨損嚴重，可以更換新導軌，但新的導軌價格較貴，可以在原有導軌磨損的地方鑲上硬質合金，這樣導軌可以經(jīng)久耐用。把以上幾點結合起來基本可以解決分粒器卡料的問題。

分選機在日常使用過程中要堅持做好保養(yǎng)，才能讓其工作得更加穩(wěn)定，延長使用壽命、提高產(chǎn)品品質。具體要求如下：

對于分料梭（SORT SHUTTLE）部位的保養(yǎng)，由于其在工作過程中是高速移動的部件，其承載的是直性導軌，有額定的使用壽命，要讓導軌充分潤滑，經(jīng)常給導軌加油以延長使用壽命。檢查梭子有無晃動，若有較大晃動時應更換整個直性導軌（包括滑塊），否則會造成分選位置不準確，產(chǎn)品落料不暢。另外，為保證每次找原點都能正確，需要將梭子上方擦干凈，因為此處是梭子找原點時需要反射光線的位置。

各部位的螺絲螺母是否有松動，特別是運動部位、有沖撞的部位，如分料梭、氣缸及止動螺絲等。

對于傳感器的日常保養(yǎng)，紅外線傳感器及光電傳感器表面要保持清潔，否則會降低其靈敏度，一般用氣槍吹一下即可，若時間長了有大量的灰塵堆積，則需將其拆下擦干凈紅外線傳感器及光電管的發(fā)光部位。

氣動元件的日常保養(yǎng)，首先要保證氣源的干凈，確保壓縮空氣中無油無水，只有這樣才能保證其可靠地工作，保證其使用壽命。平時要經(jīng)常檢查氣源處理器內是否積水，若有則應將其排空。氣缸在使用過程中若發(fā)現(xiàn)動作遲緩，則應將其更換。

金手指使用時確保其接觸簧片與IC引腳重合，夾持的力量要合適，太緊容易使IC引腳變形且金手指磨損快，太松則測試時有很多接觸不良。

5　電氣控制部分

電氣控制部分是分選機的核心，它由感應器感知機器的狀態(tài)，接受人工命令，實現(xiàn)與測試系統(tǒng)的信息互換，驅動電機、氣缸等實現(xiàn)機器的功能。這些地方出現(xiàn)故障處理最為復雜，可以利用替換、測量、逐一排查等方法進行維修。以下列舉了按鍵失效、馬達失磁、氣缸無動作的維修方法。

5.1按鍵失效

開始、停止、復位等按鍵失效只能在工控機應用軟件界面上使用，用排查法（從上往下逐一排查法）進行分析解決。

（1）按鍵壞了，更換，如果只是其中一個失效，基本確定是按鍵壞。

（2）按鍵鏈接線與接線端松脫，重新焊上即可。

（3）按下按鍵，觀察9號板對應的指示燈是否亮起，如果亮說明輸入信號已經(jīng)讀出，不亮即是9號板壞，檢查9號板上的電子元器件，更換損壞的電子元器件。

（4）9號板與電腦主機內PCL-7122卡之間的排線連接異常，檢查兩端的排針、排線。

（5）PCL-7122卡的問題，更換PCL-7122卡。

圖2　開始、停止等按鍵失效維修流程圖

5.2馬達失磁狀態(tài)

（1）急停鍵壞，更換急停鍵。

（2）控制馬達驅動器的5 V電源不供電，用萬用表進行測量，沒有5 V電壓確定開關電源壞，更換5 V開關電源。

（3）馬達驅動器壞，更換馬達驅動器。（4）馬達壞，更換馬達。

（5） SMC驅動卡壞，更換SMC驅動卡。

5.3氣缸無動作

（1）氣缸壞。

（2）控制氣缸的電磁閥壞。

（3）39號板壞，找出39號板損壞的電子元器件，基本上是大功率達林頓管（TIP122）壞，更換TIP122管進行維修。

（4）39號板與PCL-7122卡之間的排線連接異常，檢查兩端的排針、排線。

（5）PCL-7122卡壞或PCL-7122卡沒有插好，與工控機主板接觸不良，如果是PCL-7122卡壞只能進行維修或更換。

5.4檢測二極管、大功率達林頓管的方法

5.4.1紅外線發(fā)光二極管正、負極性的判別

紅外線發(fā)光二極管有兩個引腳，通常長引腳為正極，短引腳為負極。因紅外線發(fā)光二極管多采用透明樹脂封裝，所以管殼內的電極清晰可見，管內電極寬大的為負極，而電極窄小的為正極。另外，也可從管身形狀來判斷，通?？拷苌韨认蛐∑矫娴碾姌O為負極，另一端引腳為正極。圖5為紅外線發(fā)光二極管的外形。

5.4.2紅外線發(fā)光二極管性能好壞的檢測

圖3　馬達失磁維修流程圖

圖4　氣缸無動作維修流程圖

紅外線發(fā)光二極管的好壞，可以按照測試普通硅二極管正反向電阻的辦法進行測試。用萬用表“R× 100 Ω或R×1 kΩ”擋，黑表筆接紅外線發(fā)光二極管正極，紅表筆接負極，測得正向電阻值在15 kΩ~40 kΩ之間；黑表筆接紅外發(fā)光二極管負極，紅表筆接正極，測得反向電阻應大于500 kΩ以上。若測得正、反向電阻值均接近0，則說明該紅外線發(fā)光二極管內部被擊穿損壞；若測得正、反向電阻值均為無窮大，則說明該紅外線發(fā)光二極管開路損壞；若測得反向電阻值遠遠小于500 kΩ，則說明該紅外線發(fā)光二極管漏電損壞。

圖5　紅外線發(fā)光二極管外形

5.4.3大功率達林頓管(TIP122)的檢測

大功率達林頓管(TIP122)在普通達林頓管的基礎上增加了由續(xù)流二極管和泄放電阻組成的保護電路，在測量時應注意這些元器件對測量數(shù)據(jù)的影響。圖6為大功率達林頓管(TIP122)的引腳圖，圖7為大功率達林頓管(TIP122)的內部圖。

用萬用表R×1 kΩ或R×10 kΩ檔，測量達林頓管集電結（集電極C與基極B之間）的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（NPN管的基極接黑表筆時）應較小，為1 kΩ~10 kΩ，反向電阻值應接近無窮大。若測得集電結的正、反向電阻值均很小或均為無窮大，則說明該管已擊穿短路或開路損壞。

用萬用表R×100 Ω檔，測量達林頓管發(fā)射極E和基極B之間的正、反向電阻值，正常值均為幾百歐姆至幾千歐姆，若測得阻值為0或無窮大，則說明被測管已損壞。

圖6　大功率達林頓管(TIP122)的引腳圖

用萬用表R×1 kΩ或R×10 kΩ檔，測量達林頓管發(fā)射極E和集電極C之間的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（測NPN管時，黑表筆接發(fā)射極E，紅表筆接集電極C；測PNP管時，黑表筆接集電極C，紅表筆接發(fā)射極E）應為5 kΩ~15 kΩ，反向電阻值應為無窮大，否則是該管的C、E極（或二極管）擊穿或開路損壞。

圖7　大功率達林頓管(TIP122)內部圖

6　集成電路高壓測試在實際生產(chǎn)中的應用

目前，常見的重力下滑式集成電路分選機測試位軌道及測試位擋板均由金屬材料制成，金屬材料具有導電性。集成電路塑封體裸露的銅線與集成電路內部相連，測試時集成電路引腳與金手指簧片相接觸，金手指簧片通過野口、測試DUT板、測試頭與測試系統(tǒng)相連。集成電路高壓測試時，測試位擋板與集成電路塑封體裸露的銅線相接觸造成短路，測試位軌道與集成電路的引腳及金手指簧片靠得太近出現(xiàn)打火花現(xiàn)象，燒毀被測試的集成電路，并干擾集成電路測試系統(tǒng)與集成電路分選機之間的通信信號。

圖8　集成電路高壓測試時分選機測試位絕緣處理圖

集成電路高壓測試時分選機測試位絕緣處理見圖8，在擋板前端鑲嵌絕緣板，測試位軌道鑲嵌絕緣導

軌，鑲嵌的材料都為絕緣性能極佳并且耐磨的陶瓷。通過擋板上的絕緣板防止集成電路高壓測試時測試位擋板與集成電路塑封體裸露的銅線間短路，通過測試位軌道鑲嵌絕緣導軌，防止集成電路高壓時測試位軌道與集成電路的引腳及金手指簧片間出現(xiàn)打火花現(xiàn)象，解決了集成電路高壓測試時燒毀被測試集成電路的問題以及集成電路測試系統(tǒng)與集成電路分選機之間的通信信號干擾問題。

7　結束語

本文以CTS800分選機為例介紹了集成電路測試分選機的硬件組成部分，電子電器控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)的故障維修方法及實際生產(chǎn)中的應用，此方法也適用于其他測試設備。隨著科學技術的不斷提高，對維修技術人員的要求也越來越高，要不斷加強理論知識的學習，以及實際生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗和總結，從而更深入地了解其工作原理，具備維修各種設備故障的能力。

參考文獻：

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[4] http://www.go-gddq.com/html/s163/2012-05/1002129. htm[EB/OL].

周 淳（1980—），男，江蘇興化人，畢業(yè)于江南大學計算機專業(yè)，現(xiàn)在無錫中微騰芯電子有限公司從事集成電路測試設備維修工作。

Repair and Application of IC Handler

ZHOU Chun, JIANG Wenguang
（Wuxi CMC Electronics Co.,Ltd., Wuxi 214035, China）

Abstract:With the development of economy and technology, the integrated circuit industry has made a rapid development. IC testing is becoming more and more important in IC industry chain, which is one of the important parts of IC industry. It is one of the key links to guarantee the performance and quality of integrated circuits. The major semiconductor manufacturers are trying to improve the production efficiency and detection efficiency, the production of manufacturers in the chip production in the use of automated semiconductor testing apparatus and high speed, intelligent IC handler. This paper introduces the common fault repair and application of IC handler.

Keywords:IC handler; test system; electrical control; high voltage test; communication signal

作者簡介：

收稿日期：2015-9-1

中圖分類號：TN 407

文獻標識碼:A

文章編號：1681-1070（2016）01-0038-06